JP2010211091A

JP2010211091A - 表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体

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Publication number: JP2010211091A
Application number: JP2009058967A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Nobori; 達彦昇
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-12
Also published as: JP5382317B2

Abstract

【課題】輝度伸張を行う場合に、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することが可能な表示装置等を提供すること。
【解決手段】プロジェクター１００が、画像信号に基づき、画像の明るさに関する複数種の特徴を示す特徴情報を生成する特徴情報生成部１２０と、調整値に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部１５０を含み、輝度伸張部１５０が、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、伸張係数を生成する伸張係数生成部１５２と、前記画像信号に基づき、前記画像に含まれる複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値を生成するコントラスト値生成部１５３と、前記特徴情報の少なくとも一部と、前記コントラスト値と、前記画像信号とに基づき、補正値を生成する補正値生成部１５４と、前記伸張係数と、前記補正値とに基づき、前記調整値を生成する調整値生成部１５５を含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体に関する。

表示装置は、入力画像の輝度に応じて調光と輝度伸張を行うことにより、表示される画像のコントラストを向上させることができる。例えば、特開２００５−２５７７６１号公報では、表示画像の明るさを特徴付ける画像パラメータを画像信号から単位時間毎に抽出する画像パラメータ抽出手段と、当該画像パラメータに基づいて調光処理に係る調光制御パラメータを決定し、当該調光制御パラメータに基づいて調光処理を行わせる調光制御手段と、画像パラメータ抽出手段で抽出された画像パラメータに基づいて伸張処理に係る伸張制御パラメータを決定し、当該伸張制御パラメータに基づいて伸張処理を行う伸張処理手段とを備え、伸張処理手段が、入力した画像信号の最大階調が伸張処理後、出力可能な最大階調より低い階調となるように伸張制御パラメータを決定し、伸張処理を行う画像表示装置が記載されている。

特開２００５−２５７７６１号公報

しかし、伸張処理が過剰になると、輝度値が飽和してしまい、いわゆる白とび（高階調部分における輝度の平坦化）が発生することがある。例えば、空における雲のように広い範囲で白とびが発生すると、大きな問題になってしまう。

本発明の目的は、輝度伸張を行う場合に、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することが可能な表示装置、プログラムおよび情報記憶媒体を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、画像信号に基づき、画像の明るさに関する複数種の特徴を示す特徴情報を生成する特徴情報生成部と、調整値に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部と、を含み、前記輝度伸張部は、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、伸張係数を生成する伸張係数生成部と、前記画像信号に基づき、前記画像に含まれる複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値を生成するコントラスト値生成部と、前記特徴情報の少なくとも一部と、前記コントラスト値と、前記画像信号とに基づき、補正値を生成する補正値生成部と、前記伸張係数と、前記補正値とに基づき、前記調整値を生成する調整値生成部と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、コンピューターを、画像信号に基づき、画像の明るさに関する複数種の特徴を示す特徴情報を生成する特徴情報生成部と、調整値に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部として機能させ、前記輝度伸張部は、前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、伸張係数を生成する伸張係数生成部と、前記画像信号に基づき、前記画像に含まれる複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値を生成するコントラスト値生成部と、前記特徴情報の少なくとも一部と、前記コントラスト値と、前記画像信号とに基づき、補正値を生成する補正値生成部と、前記伸張係数と、前記補正値とに基づき、前記調整値を生成する調整値生成部とを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る情報記憶媒体は、コンピューターにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、上記プログラムを記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、表示装置等は、複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値に応じた調整値を用いて輝度伸張を行うことにより、輝度伸張を行う場合に、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記コントラスト値生成部は、前記対象領域における最大輝度値と最小輝度値との差分値である第１の差分値を前記コントラスト値として生成してもよい。

これによれば、表示装置等は、対象領域の輝度値の相違を把握することができ、当該相違に応じて輝度伸張を行うことができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記補正値生成部は、前記特徴情報に含まれる白ピーク値と前記画像信号に基づく対象画素の輝度値との差分値である第２の差分値を演算するとともに、前記第２の差分値と、前記コントラスト値と、前記第２の差分値、前記コントラスト値および前記補正値とが対応付けられた補正値生成用データとに基づき、前記補正値を生成してもよい。

これによれば、表示装置等は、対象画素の輝度値と白ピーク値との相違を把握することができ、当該相違に応じて輝度伸張を行うことができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記補正値生成用データは、前記コントラスト値および前記第２の差分値が小さいほど前記補正値が小さい値で設定されていてもよい。

これによれば、表示装置等は、コントラスト値等が小さい場合に小さい補正値を用いて輝度伸張を行うことができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、前記特徴情報生成部は、前記複数種の特徴を示す特徴情報として、少なくとも白ピーク値を示す情報と、ＡＰＬを示す情報とを生成してもよい。

これによれば、表示装置等は、白ピーク値とＡＰＬを用いることにより、画像の明るさに応じて適切な伸張を行うことができる。

また、前記係数生成部は、前記白ピーク値と、前記ＡＰＬと、前記白ピーク値、前記ＡＰＬおよび前記伸張係数とが対応付けられた係数生成用データとに基づき、前記伸張係数を生成してもよい。

これによれば、表示装置等は、白ピーク値とＡＰＬから伸張係数を決定することにより、画像の明るさに応じて適切な伸張を行うことができる。

また、前記特徴情報または前記伸張係数に基づき、調光を行う調光部を含んでもよい。

これによれば、表示装置等は、輝度伸張と調光を行うことにより、適切な明るさの画像を表示することができる。

第１の実施例におけるプロジェクターの機能ブロック図である。第１の実施例における画像の投写手順を示すフローチャートである。第１の実施例における伸張処理手順を示すフローチャートである。第１の実施例における伸張係数生成用データの模式図である。第１の実施例における伸張係数生成用データで４点定義されている場合の模式図である。第１の実施例における伸張係数生成用データで３点定義されている場合の模式図である。第１の実施例における補正値生成用データの模式図である。第１の実施例における調光処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明をプロジェクターに適用した実施例について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施例は、特許請求の範囲に記載された発明の内容を何ら限定するものではない。また、以下の実施例に示す構成のすべてが、特許請求の範囲に記載された発明の解決手段として必須であるとは限らない。

（第１の実施例）
図１は、第１の実施例におけるプロジェクター１００の機能ブロック図である。プロジェクター１００は、画像信号（例えば、ＲＧＢ信号等の動画像信号等）を入力する画像信号入力部１１０と、画像信号に基づき、当該画像信号で表される画像の明るさに関する特徴情報を生成する特徴情報生成部１２０と、輝度伸張を行う輝度伸張部１５０と、調光部１９２を有する投写部１９０と、調光部１９２を制御する調光処理部１６０を含んで構成されている。また、調光処理部１６０は、調光係数を生成する調光係数生成部１６２と、調光係数に応じて調光部１９２を制御する調光制御部１６４を含んで構成されている。

また、輝度伸張部１５０は、特徴情報の少なくとも一部に基づき、伸張係数を生成する伸張係数生成部１５２と、画像信号に基づき、画像に含まれる複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値を生成するコントラスト値生成部１５３と、特徴情報の少なくとも一部と、コントラスト値と、画像信号に基づき、補正値を生成する補正値生成部１５４と、伸張係数と、補正値に基づき、調整値を生成する調整値生成部１５５と、調整値に応じて画像信号に対して伸張処理を実行する伸張処理部１５６を含んで構成されている。

なお、プロジェクター１００は、これらの各部の機能を、以下のハードウェアを用いて実装してもよい。例えば、プロジェクター１００は、画像信号入力部１１０は、画像入力端子、コンバーター等、特徴情報生成部１２０は画像処理回路等、輝度伸張部１５０、調光処理部１６０はＣＰＵ、ＲＡＭ、画像処理回路等、投写部１９０はランプ、液晶パネル、液晶駆動回路、レンズ等、調光部１９２はランプ電源部（電力制御によってランプの輝度を調整する機能を有する。）、遮光板（出力光線を遮る機能を有する。）、液晶ライトバルブ（出力光線を遮る機能を有する。）等を用いて実装してもよい。

また、プロジェクター１００は、特徴情報生成部１２０等の処理を情報記憶媒体２００に記憶されたプログラムを読み取って実行してもよい。このような情報記憶媒体２００としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を適用できる。

次に、これらの各部を用いた画像の投写手順について説明する。図２は、第１の実施例における画像の投写手順を示すフローチャートである。特徴情報生成部１２０は、画像信号入力部１１０からの画像信号に基づき、特徴情報を生成する（ステップＳ１）。

なお、特徴情報は、例えば、輝度ヒストグラム（画像全体または画像内の所定領域における最低階調から最高階調までの階調レベルごとの度数を示すデータ）、白ピーク値ＷＰ（画像全体または画像内の所定領域における画素のうち最も高い輝度値を有する画素の輝度値）、ＡＰＬ(Average Picture Level)等である。また、処理単位は、１画素であってもよいし、複数画素であってもよい。例えば、特徴情報生成部１２０は、１６×１６の画素ブロックを１つの処理単位とし、１６×１６画素における輝度値の平均値を当該画素ブロックにおける輝度値として処理してもよい。

また、輝度値は、例えば、Ｒ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値のうちの最大値であってもよいし、各信号値に係数を掛けて合計した値（例えば、0.299R+0.587G+0.144B、0.2126R+0.7152G+0.722B等）であってもよい。

プロジェクター１００は、特徴情報の生成後、伸張処理と調光処理を実行する（ステップＳ２）。まず、伸張処理手順について説明する。

図３は、第１の実施例における伸張処理手順を示すフローチャートである。伸張係数生成部１５２は、特徴情報で表される白ピーク値ＷＰと、特徴情報で表されるＡＰＬと、白ピーク値およびＡＰＬと伸張係数が対応付けられた伸張係数生成用データ（例えば、２次元ルックアップテーブル等）を用いて伸張係数Ｋｇｔを生成する（ステップＳ１１）。

図４は、第１の実施例における伸張係数生成用データの模式図である。また、図５は、第１の実施例における伸張係数生成用データで４点定義されている場合の模式図である。また、図６は、第１の実施例における伸張係数生成用データで３点定義されている場合の模式図である。

なお、図４において、丸の部分が、値が定義されている部分である。また、ｎ１〜ｎ７の値は１〜１０２２の任意の整数であり、例えば、ｎ１＝５１１、ｎ２＝５５１、ｎ３＝５９６、ｎ４＝６４９、ｎ５＝７１５、ｎ６＝７９３、ｎ７＝８９４である。また、図３において、右下に値が定義されていないのは、平均値（ＡＰＬ）が最大値（白ピーク値）を超えることはないからである。

例えば、ＡＰＬが５４０、白ピーク値が６６０の場合、４点定義されている間の部分になる。この場合、伸張係数生成部１５２は、図５に示すように、伸張係数Ｋｇｔを、(kg1*S1+kg2*S2+kg3*S3+kg4*S4)/(S1+S2+S3+S4)を演算して求める。また、例えば、ＡＰＬが４００、白ピーク値が５００の場合、３点定義されている間の部分になる。この場合、伸張係数生成部１５２は、図６に示すように、伸張係数Ｋｇｔを、(kg1*S1+kg2*S2+kg3*S3)/(S1+S2+S3)を演算して求める。

このように、伸張係数生成部１５２は、伸張係数生成用データで定義されていない値であっても補間演算を行って伸張係数Ｋｇｔを求めることができる。

輝度伸張部１５０は、全画素の処理が終了したかどうかを判定し（ステップＳ１２）、全画素の処理が終了していない場合は以下の処理を実行する。まず、コントラスト値生成部１５３は、対象画素と周辺画素（例えば、対象画素に隣接する８画素等）で構成される対象領域における最大輝度値と最小輝度値との差分値（第１の差分値）をコントラスト値ＣＶとして生成する（ステップＳ１３）。なお、コントラスト値は、例えば、対象領域における明るさの相違を示す値である。

補正値生成部１５４は、白ピーク値と対象画素の輝度値との差分値（第２の差分値）ＤＶを演算し（ステップＳ１４）、コントラスト値ＣＶ、差分値ＤＶ、補正値生成用データに基づき、補正値Ｃｃを生成する（ステップＳ１５）。なお、補正値は、例えば、対象領域における明るさの状態に応じて伸張係数を補正するための値である。

図７は、第１の実施例における補正値生成用データの模式図である。図７において、丸の部分が、値が定義されている部分である。補正値生成用データは、例えば、図７に示すような２次元ルックアップテーブル等で表される。上述した伸張係数生成用データと同様に、補正値生成部１５４は、補正値生成用データにおいて値が定義されていない部分についても補間演算によって補正値を生成することが可能である。

また、図７において、例えば、差分値ＤＶがｍ８でコントラスト値ＣＶがｍ８である部分の補正値が１であり、左下にいくほど補正値は０に近づくように補正値生成用データは構成されてもよい。また、コントラスト値が０の場合の補正値は１であってもよい。これは、差分値ＤＶ（輝度差）が小さく、コントラスト値が小さい場合は白とびが発生しやすいため補正値を小さくしてあまり伸張しないようにし、それ以外の場合は白とびが発生しにくいため補正値を大きくして高コントラストの画像にするほうが好ましいと考えられるためである。

調整値生成部１５５は、伸張係数Ｋｇｔ、補正値Ｃｃに基づき、調整値（ゲイン）Ｋｇを生成する（ステップＳ１６）。具体的には、例えば、Ｋｇ＝１＋Ｃｃ＊Ｋｇｔ／２５６である。

伸張処理部１５６は、調整値Ｋｇに基づき、対象画素の輝度を伸張する（ステップＳ１７）。例えば、伸張処理部１５６は、Ｒ’＝（１＋Ｋｇ／２５６）Ｒ、Ｇ’＝（１＋Ｋｇ／２５６）Ｇ、Ｂ’＝（１＋Ｋｇ／２５６）Ｂを演算して伸張処理を実行してもよい。ここで、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’は伸張後のＲＧＢそれぞれの画像信号値であり、Ｒ、Ｇ、Ｂは伸張前のＲＧＢそれぞれの画像信号値である。

輝度伸張部１５０は、以上の輝度伸張処理を全画素に対して実行する。次に、調光処理手順について説明する。図８は、第１の実施例における調光処理手順を示すフローチャートである。

調光係数生成部１６２は、上述した輝度伸張処理手順における輝度係数の生成手順と同様に、白ピーク値と、ＡＰＬと、調光係数生成用データに基づき、調光係数Ｋｌを生成する（ステップＳ２１）。

調光制御部１６４は、開口率Ａ＝Ｋｌ／２５５を演算する（ステップＳ２２）。そして、調光制御部１６４は、開口率Ａで調光部１９２を制御する（ステップＳ２３）。例えば、開口率Ａが１（開口率１００％）の時が最も明るく、開口率Ａが０の時が最も暗くなる。

以上のような伸張・調光処理（ステップＳ２）の終了後、輝度伸張部１５０は、輝度伸張後の画像信号を投写部１９０に出力して画像を生成し、投写部１９０は輝度伸張と調光の行われた状態で画像を投写する（ステップＳ３）。プロジェクター１００は、電源オフ等によって処理を終了すべきかどうかを判定し（ステップＳ４）、処理を終了すべきでない場合は上述したステップＳ１〜Ｓ４の処理を繰り返し実行する。

以上のように、本実施例によれば、プロジェクター１００は、複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値に応じた調整値を用いて輝度伸張を行うことにより、輝度伸張を行う場合に、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。特に、本実施例によれば、プロジェクター１００は、広範囲での白とびを防止することができ、高画質の画像を投写することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、対象領域の輝度値の相違を把握することができ、当該相違に応じて輝度伸張を行うことができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、対象画素の輝度値と白ピーク値との相違を把握することができ、当該相違に応じて輝度伸張を行うことができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、コントラスト値等が小さい場合に小さい補正値を用いて輝度伸張を行うことができるため、意図しない輝度の平坦化の発生をより適切に防止することができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、白ピーク値とＡＰＬを用いることにより、画像の明るさに応じて適切な伸張を行うことができ、白ピーク値とＡＰＬから伸張係数を決定することにより、画像の明るさに応じて適切な伸張を行うことができる。

また、本実施例によれば、プロジェクター１００は、輝度伸張と調光を行うことにより、画像のコントラストを高めつつ、適切な明るさの画像を表示することができる。

（第２の実施例）
第１の実施例では、調光係数生成部１６２は、伸張係数と同様の手法によって調光係数を生成したが、伸張係数生成部１５２によって生成された伸張係数に基づいて調光係数を生成してもよい。例えば、調光係数生成部１６２は、（１＋伸張係数Ｋｇｔ／２５５）^-2.2を調光係数として演算してもよい。

これによれば、プロジェクター１００は、調光係数生成用データを用いることなく、調光を行うことができる。

（その他の実施例）
なお、本発明の適用は上述した実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した調光は必須ではなく、輝度伸張のみが行われる場合にも本発明は有効である。例えば、輝度伸張のみが行われる場合、調光処理部１６０および調光部１９２は不要である。

また、特徴情報の生成対象は、画像全体には限定されず、例えば、画像の周辺部分の画素、画像の上下部分の画素、画像の左右部分の画素、画像の下部分の画素等を除いた画像の中央ブロックであってもよい。例えば、特徴情報生成部１２０は、画像の下部分の画素を除くことにより、字幕と合成された画像であっても当該字幕の影響を受けることなく、画像の特徴を示す特徴情報を生成することができる。

また、対象領域の画素数は９画素には限定されず、２画素以上８画素以下であってもよいし、１０画素以上であってもよい。例えば、対象領域は、対象画素と当該対象画素の上下に隣接する４画素で構成されてもよいし、対象画素と当該対象画素の斜めに隣接する４画素で構成されてもよい。

また、プロジェクター１００以外のテレビ、液晶モニター等の表示装置に本発明を適用してもよい。また、プロジェクター１００は、液晶プロジェクター（透過型、ＬＣＯＳ等の反射型）には限定されず、例えば、ＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いたプロジェクター等であってもよい。なお、ＤＭＤは米国テキサス・インスツルメンツ社の商標である。また、プロジェクター１００の機能を複数の装置（例えば、ＰＣとプロジェクター等）に分散して実装してもよい。

１００プロジェクター、１１０画像信号入力部、１２０特徴情報生成部、１５０輝度伸張部、１５２伸張係数生成部、１５３コントラスト値生成部、１５４補正値生成部、１５５調整値生成部、１５６伸張処理部、１６０調光処理部、１６２調光係数生成部、１６４調光制御部、１９０投写部、１９２調光部、２００情報記憶媒体

Claims

画像信号に基づき、画像の明るさに関する複数種の特徴を示す特徴情報を生成する特徴情報生成部と、
調整値に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部と、
を含み、
前記輝度伸張部は、
前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、伸張係数を生成する伸張係数生成部と、
前記画像信号に基づき、前記画像に含まれる複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値を生成するコントラスト値生成部と、
前記特徴情報の少なくとも一部と、前記コントラスト値と、前記画像信号とに基づき、補正値を生成する補正値生成部と、
前記伸張係数と、前記補正値とに基づき、前記調整値を生成する調整値生成部と、
を含む、
表示装置。
請求項１に記載の表示装置において、
前記コントラスト値生成部は、前記対象領域における最大輝度値と最小輝度値との差分値である第１の差分値を前記コントラスト値として生成する、
表示装置。
請求項１、２のいずれかに記載の表示装置において、
前記補正値生成部は、前記特徴情報に含まれる白ピーク値と前記画像信号に基づく対象画素の輝度値との差分値である第２の差分値を演算するとともに、前記第２の差分値と、前記コントラスト値と、前記第２の差分値、前記コントラスト値および前記補正値とが対応付けられた補正値生成用データとに基づき、前記補正値を生成する、
表示装置。
請求項３に記載の表示装置において、
前記補正値生成用データは、前記コントラスト値および前記第２の差分値が小さいほど前記補正値が小さい値で設定されている、
表示装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の表示装置において、
前記特徴情報生成部は、前記複数種の特徴を示す特徴情報として、少なくとも白ピーク値を示す情報と、ＡＰＬを示す情報とを生成する、
表示装置。
請求項５に記載の表示装置において、
前記係数生成部は、前記白ピーク値と、前記ＡＰＬと、前記白ピーク値、前記ＡＰＬおよび前記伸張係数とが対応付けられた係数生成用データとに基づき、前記伸張係数を生成する、
表示装置。
請求項１〜６のいずれかに記載の表示装置において、
前記特徴情報または前記伸張係数に基づき、調光を行う調光部を含む、
表示装置。
コンピューターを、
画像信号に基づき、画像の明るさに関する複数種の特徴を示す特徴情報を生成する特徴情報生成部と、
調整値に応じて輝度伸張を行う輝度伸張部として機能させ、
前記輝度伸張部は、
前記特徴情報の少なくとも一部に基づき、伸張係数を生成する伸張係数生成部と、
前記画像信号に基づき、前記画像に含まれる複数画素で構成される対象領域におけるコントラスト値を生成するコントラスト値生成部と、
前記特徴情報の少なくとも一部と、前記コントラスト値と、前記画像信号とに基づき、補正値を生成する補正値生成部と、
前記伸張係数と、前記補正値とに基づき、前記調整値を生成する調整値生成部と、
を含む、
プログラム。
コンピューターにより読み取り可能なプログラムを記憶した情報記憶媒体であって、
請求項８に記載のプログラムを記憶した情報記憶媒体。